DE102014001169A1

DE102014001169A1 - Device and method for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine

Info

Publication number: DE102014001169A1
Application number: DE102014001169.0A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Müller
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-08-06
Also published as: EP2902596B1; RU2680899C2; CN104819021B; RU2014150757A3; CN104819021A; EP2902596A1; BR102014028290A8; BR102014028290A2; RU2014150757A; BR102014028290B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, bei der, vorzugsweise im Kraftfluss zwischen einer Nockenwelle und wenigstens einem auf das Auslassventil wirkenden Betätigungselement, wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, mittels dem das wenigstens eine Auslassventil, insbesondere bei einem Motorbremsbetrieb mit Abgasrückstau, in einer nicht geschlossenen Zwischenstellung haltbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Mittel durch ein in den Ventiltrieb integriertes Schrittschaltwerk (9) gebildet ist, das bei einer impulsartigen Betätigung zwischen einer regulären Ventilbetätigung und zumindest einer Zwischenstellung umschaltbar ist, insbesondere impulsartig umschaltbar ist.The invention relates to an apparatus and a method for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles, in which at least one means is provided, preferably in the power flow between a camshaft and at least one actuating element acting on the exhaust valve, by means of which the at least one exhaust valve, especially in an engine braking operation with exhaust gas backflow, in a non-closed intermediate position is durable. According to the invention, it is provided that the at least one means is formed by a stepping mechanism (9) integrated into the valve drive, which can be switched over in a pulse-like actuation between a regular valve actuation and at least one intermediate position, in particular can be switched in a pulsed manner.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.The present invention relates to a device for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles according to the preamble of patent claim 11.

Es ist zum Beispiel durch die US 2010/319657 A1 bekannt, die Bremswirkung einer Brennkraftmaschine im Schubbetrieb dadurch zu steigern, dass dem Abgasrückstau mittels einer Stauklappe im Abgastrakt eine Dekompressionswirkung (EVB bzw. Exhaust valve brake) überlagert wird, wobei zumindest ein Auslassventil pro Zylinder der Brennkraftmaschine im Bremsbetrieb in einer Zwischenstellung offengehalten wird. Dies erfolgt im Ventiltrieb der Brennkraftmaschine mittels einer hydraulisch beaufschlagten Kolben-Zylinder-Einheit im Kraftfluss zwischen dem antreibenden Nocken der Nockenwelle und dem das Auslassventil beaufschlagenden Betätigungselement bzw. einem Kipphebel.It is for example through the US 2010/319657 A1 known to increase the braking effect of an internal combustion engine in overrun by the exhaust backpressure by means of a damper in the exhaust system a decompression (EVB or Exhaust valve brake) is superimposed, wherein at least one exhaust valve per cylinder of the internal combustion engine is kept open during braking operation in an intermediate position. This is done in the valve train of the internal combustion engine by means of a hydraulically acted piston-cylinder unit in the power flow between the driving cam of the camshaft and the exhaust valve acting on the actuator or a rocker arm.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine überwiegend mechanisch funktionierende Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die mit baulich einfachen Mitteln eine präzise Ventilsteuerung sowohl im regulären Motorbetrieb als auch im Motorbremsbetrieb ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das eine präzise Ventilsteuerung sowohl im regulären Motorbetrieb als auch im Motorbremsbetrieb ermöglicht.The object of the invention is to propose a predominantly mechanically functioning device of the generic type, which enables structurally simple means precise valve control both in regular engine operation and in engine braking operation. Another object of the invention is to provide a method that enables precise valve control in both regular engine operation and engine braking operation.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The solution of this problem is achieved with the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß Anspruch 1 wird eine Vorrichtung zum Betätigen zumindest eines Auslassventils einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen, bei der, vorzugsweise im Kraftfluss zwischen einer Nockenwelle und wenigstens einem auf das Auslassventil wirkenden Betätigungselement, wenigstens ein Mittel vorgesehen ist, mittels dem das wenigstens eine Auslassventil, insbesondere bei einem Motorbremsbetrieb mit Abgasrückstau, in einer nicht geschlossenen Zwischenstellung haltbar ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Mittel zum Einstellen einer Zwischenstellung des zumindest einen Auslassventils durch ein in den Ventiltrieb integriertes Schrittschaltwerk, insbesondere eines nach dem Prinzip eines druckbetätigbaren Kugelschreibers arbeitenden Schrittschaltwerkes, gebildet ist, welches Schrittschaltwerk bei einer Betätigung dann von einer regulären Ventilbetätigung impulsförmig in zumindest eine Zwischenstellung und umgekehrt umschaltbar ist.According to claim 1, a device for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles is proposed in which, preferably in the power flow between a camshaft and at least one actuator acting on the exhaust valve, at least one means is provided by means of which the at least one exhaust valve, in particular in an engine braking operation with exhaust back pressure, in a non-closed intermediate position is durable. According to the invention, it is proposed that the at least one means for setting an intermediate position of the at least one exhaust valve is formed by a stepper mechanism integrated in the valve train, in particular a stepper mechanism operating on the principle of a pressure-actuated ballpoint pen, which stepping mechanism is impulsively shaped upon actuation from a regular valve actuation in at least one intermediate position and vice versa is switchable.

Ein derartiger Aufbau ermöglicht mit baulich einfachen Mitteln eine präzise Ventilsteuerung sowohl im regulären Motorbetrieb als auch im Motorbremsbetrieb, die sich zudem auch noch robust und wenig störanfällig ist und sich somit durch eine hohe Lebensdauer auszeichnet. Mit der Begrifflichkeit „impulsförmig” ist dabei die zeitlich beabstandete und damit schrittweise Betätigung gemeint, bei der das Schrittschaltwerk in unterschiedliche Positionen oder Stellungen gelangt bzw. „springt”. Diese Betätigung selbst kann auf verschiedenste Art und Weise ausgelöst werden, was nachfolgend noch näher erläutert wird.Such a structure allows with structurally simple means a precise valve control both in regular engine operation and in engine braking operation, which is also still robust and less susceptible to interference and thus characterized by a long service life. By the term "pulse-shaped" is meant the temporally spaced and thus stepwise operation, in which the stepping mechanism comes in different positions or positions or "jumps". This operation itself can be triggered in various ways, which will be explained in more detail below.

Besonders bevorzugt weist das Schrittschaltwerk eine Führungshülse mit unterschiedlich tiefen Längsnuten, einen in die Längsnuten eingreifenden, kraftübertragenden Stern und ein mit dem Stern über eine bevorzugt als Schrägverzahnung ausgebildete Drehmomentübertragungseinrichtung zusammenwirkendes, unverdrehbar in der Führungshülse geführtes Stellglied auf. Die unterschiedlich tiefen Längsnuten sind maßlich bevorzugt so ausgelegt, dass in der einen Schaltstellung des Schrittschaltwerks die reguläre Ventilbetätigung mit schließendem Auslassventil und in der nächsten Schaltstellung die Zwischenstellung geschaltet ist, bei der das Auslassventil nicht vollständig schließt und somit in Verbindung mit dem Abgasrückstau eine gezielte Dekompressionswirkung erzeugt. Ganz allgemein gesehen, ist in Verbindung mit dem Umschaltvorgang bevorzugt sicherzustellen, dass beim Umschalten die Arme bzw. Zacken des Sterns jeweils in eine gleichtiefe Nut eingreifen. Mit zum Beispiel zwei Arten von unterschiedlich tiefen Nuten grenzt bevorzugt jeweils eine Nut einer ersten Tiefe an eine weniger tiefe, zweite Nut an, so dass bei einer Impulsbetätigung ein einfaches Umspringen bzw. Umschalten zwischen den beiden Schaltpositionen erfolgt. Das gleiche gilt analog für mehr als zwei Arten unterschiedlich tiefer Nuten, wenn sichergestellt ist, dass beim Umschalten die Arme bzw. Zacken der Sterne jeweils in eine gleichtiefe Nut eingreifen. Hier kann dann gegebenenfalls auch eine mehrstufige Bremsung realisiert werden.Particularly preferably, the stepping mechanism has a guide sleeve with different depths of longitudinal grooves, a force-transmitting star engaging in the longitudinal grooves and an actuator which cooperates with the star via a torque transmission device which is preferably designed as helical gearing and is guided non-rotatably in the guide sleeve. The different depths of longitudinal grooves are dimensionally preferably designed so that in a switching position of the stepper the regular valve actuation with closing exhaust valve and in the next switching position, the intermediate position is switched, in which the exhaust valve does not close completely and thus in conjunction with the exhaust backpressure a targeted decompression effect generated. Generally speaking, in connection with the switching operation, it is preferable to ensure that, when switching over, the arms or prongs of the star respectively engage in an equidistant groove. With, for example, two types of grooves of different depths, a respective groove of a first depth preferably adjoins a less deep, second groove, so that in the case of a pulse actuation a simple switching over or switching over takes place between the two switching positions. The same applies analogously to more than two types of differently deep grooves, if it is ensured that when switching the arms or points of the star each engage in a groove with the same depth. Here then, if necessary, a multi-stage braking can be realized.

Zur Erzielung präziser Umschaltzeiten und kurzer Stellwege kann das Stellglied mittels eines Vorspannelementes, wie zum Beispiel einer Feder, gegen die verzahnte Stirnfläche des Sterns axial vorgespannt sein.To achieve precise switching times and short travel ranges, the actuator can be biased axially by means of a biasing element, such as a spring, against the toothed end face of the star.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Schrittschaltwerk in einen Stößel des Ventiltriebs integriert sein, wobei bevorzugt die Führungshülse an einem Nocken der Nockenwelle anläuft und der kraftübertragende Stern mittelbar oder unmittelbar auf das Ventil abtreibt. Die Anordnung kann aber auch in kinematischer Umkehrung verbaut sein.In an advantageous embodiment of the invention, the stepper mechanism can be integrated in a plunger of the valve train, wherein preferably the Guide sleeve starts at a cam of the camshaft and drives off the force-transmitting star directly or indirectly on the valve. The arrangement can also be installed in kinematic reversal.

Das Schrittschaltwerk kann somit nahezu ohne bauliche Änderungen in vorhandene Ventiltriebe eingesetzt werden und bildet eine robuste, die Ventilbetätigungskräfte präzise übertragende Konstruktion. Dabei kann bevorzugt der Stern auf einen in den Ventiltrieb integrierten Kipphebel abtreiben.The stepper can thus be used with virtually no structural changes in existing valve trains and forms a robust, the valve actuating forces precisely transmitting construction. In this case, the star can preferably abort on a rocker arm integrated in the valve drive.

Zum Umschalten des Schrittschaltwerks kann das Stellglied steuerungstechnisch vorteilhaft mechanisch und/oder hydraulisch und/oder elektromagnetisch über ein Steuergerät impulsförmig beaufschlagt werden; dies kann gegebenenfalls durch Modifikation eines bereits vorhandenen Motorsteuergeräts nach Maßgabe motorspezifischer und/oder fahrspezifischer Parameter erfolgen.To switch over the stepping mechanism, the actuator can advantageously be acted upon in terms of control technology mechanically and / or hydraulically and / or electromagnetically via a control unit in a pulse-shaped manner; This may optionally be done by modifying an existing engine control unit in accordance with engine-specific and / or driving-specific parameters.

In einer bevorzugen Weiterbildung der Erfindung an einer Brennkraftmaschine, bei der zwei Auslassventile je Zylinder über eine Ventilbrücke gemeinsam betätigt werden, wird vorgeschlagen, dass einerseits der Ventilbrücke ein ortsfester, in einer Anschlagstellung veränderlicher Gegenhalter vorgesehen ist und dass das Schrittschaltwerk im Kraftfluss zwischen dem Gegenhalter und der Ventilbrücke angeordnet ist. Damit kann unter Aufrechterhaltung der Konstruktion des Ventiltriebs mit Ventilbrücke baulich günstig sowohl ein regulärer Motorbetrieb als auch eine Zwischenstellung nur eines der beiden Auslassventile zuverlässig gesteuert werden.In a preferred embodiment of the invention to an internal combustion engine in which two exhaust valves per cylinder are operated together via a valve bridge, it is proposed that on the one hand the valve bridge is provided a stationary, variable in a stop position counter-holder and that the stepper in the power flow between the anvil and the valve bridge is arranged. This can be reliably controlled while maintaining the construction of the valve train with valve bridge structurally favorable both a regular engine operation and an intermediate position only one of the two exhaust valves.

Das Schrittschaltwerk kann dabei bevorzugt in den Gegenhalter integriert sein, wobei die Führungshülse ortsfest angeordnet ist und der Stern den veränderlichen Anschlag für die Ventilbrücke bildet. Insbesondere ist bei dieser Auslegung eine vereinfachte Ansteuerung des Schrittschaltwerks möglich, da dieses nicht in den dynamisch beaufschlagten Ventiltrieb eingebunden ist. Gegebenenfalls können über das Schrittschaltwerk neben der Grundstellung (geschlossenes Auslassventil) mehrere Zwischenstellungen des Auslassventils schaltbar sein, die impulsförmig über ein elektronisches Steuergerät mit feed-back-Steuerung ansteuerbar sind. Damit wäre bei geringem Mehraufwand ein weiterer Freiheitsgrad in der Steuerung der Dekompressionswirkung des bzw. der Auslassventile geschaffen.The stepping mechanism can preferably be integrated in the counter-holder, wherein the guide sleeve is arranged stationary and the star forms the variable stop for the valve bridge. In particular, in this design, a simplified control of the stepping mechanism is possible, since this is not involved in the dynamically acted valve train. Optionally, a plurality of intermediate positions of the outlet valve can be switched via the stepping mechanism in addition to the basic position (closed exhaust valve), which are pulse-controlled via an electronic control unit with feedback control. This would create a further degree of freedom in the control of the decompression effect of the exhaust valve or valves at a low additional expenditure.

Des Weiteren kann bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern jeweils zumindest ein Auslassventil über ein Schrittschaltwerk im Motorbremsbetrieb offen gehalten werden, wobei durch, insbesondere diskrete, Ansteuerung der Schrittschaltwerke der Motorbremsbetrieb gezielt in seiner Wirkung steuerbar ist. So könnten nur ein Zylinder, mehrere Zylinder oder alle Zylinder der Brennkraftmaschine zum Beispiel im Motorbremsbetrieb auf Dekompressionswirkung geschaltet sein.Furthermore, in the case of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, at least one exhaust valve can be kept open via a stepping mechanism in engine braking operation, whereby the engine braking operation can be specifically controlled in its action by, in particular, discrete, activation of the stepping mechanisms. For example, only one cylinder, several cylinders or all cylinders of the internal combustion engine could be switched to decompression action during engine braking operation.

Schließlich kann über das Schrittschaltwerk das zumindest eine Auslassventil beim Starten der Brennkraftmaschine kurzzeitig offen gehalten werden, um das Starten zum Beispiel bei tiefen Außentemperaturen zu erleichtern.Finally, the at least one exhaust valve can be kept open for a short time during starting of the internal combustion engine via the stepping mechanism in order to facilitate starting, for example, at low outside temperatures.

Die sich mit der erfindungsgemäßen Verfahrensführung und/oder mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ergebenden Vorteile entsprechen den zuvor genannten Vorteilen analog. Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden mit weiteren Einzelheiten lediglich beispielhaft näher erläutert.The advantages arising with the process control according to the invention and / or with the motor vehicle according to the invention, in particular commercial vehicle, correspond analogously to the aforementioned advantages. Two embodiments of the invention are explained in more detail below with further details only by way of example.

Die schematische Zeichnung zeigt in:The schematic drawing shows in:

1 einen nur teilweise dargestellten Ventiltrieb für ein Auslassventil einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einer Nockenwelle, die über einen Stößel einen Kipphebel antreibt und mit einem in den Stößel integrierten, hydraulisch umschaltbaren Schrittschaltwerk zum Einstellen einer Zwischenstellung des Auslassventils; 1 a valve gear for an exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles, only partially shown, with a camshaft which drives a rocker arm via a plunger and with a built-in plunger, hydraulically switchable stepping mechanism for adjusting an intermediate position of the exhaust valve;

2 in einer Explosionsdarstellung die wesentlichen Einzelteile des Schrittschaltwerks nach 1, mit einer Führungshülse, einem kraftübertragenden Stern und einem das Schrittschaltwerk umschaltenden, hydraulisch beaufschlagbaren Stellglied; 2 in an exploded view of the essential parts of the stepper according to 1 with a guide sleeve, a force-transmitting star and the stepper switching, hydraulically actuated actuator;

3 einen nur teilweise dargestellten Ventiltrieb zur Betätigung zweier Auslassventile je Zylinder der Brennkraftmaschine über eine Ventilbrücke, wobei das Schrittschaltwerk gemäß 2 in einen ortsfesten Gegenhalter integriert und in eine Grundstellung geschaltet ist, die einem regulären Motorbetrieb entspricht; und 3 a valve drive only partially shown for actuating two exhaust valves per cylinder of the internal combustion engine via a valve bridge, wherein the stepping mechanism according to 2 integrated into a stationary counter-holder and switched to a basic position, which corresponds to a regular engine operation; and

4 den Ventiltrieb nach 3, wobei das Schrittschaltwerk in die einem Motorbremsbetrieb entsprechende Zwischenstellung des Auslassventils umgeschaltet ist. 4 the valve gear after 3 wherein the stepping mechanism is switched to the intermediate position of the exhaust valve corresponding to an engine braking operation.

Die 1 zeigt in einem teilweisen Querschnitt einen vereinfacht dargestellten Zylinderkopf 1 einer turboaufgeladenen Diesel-Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, insbesondere Nutzkraftfahrzeuge, mit einer Nockenwelle 2, die über Nocken 3 sowohl Einlassventile als auch zumindest ein Auslassventil je Zylinder antreibt. Soweit nicht dargestellt kann der Ventiltrieb dazu in bekannter Weise ausgeführt sein.The 1 shows in a partial cross section a simplified cylinder head 1 a turbocharged diesel engine for motor vehicles, in particular commercial vehicles, with a camshaft 2 that over cam 3 both intake valves and at least one exhaust valve per cylinder drives. As far as not shown, the valve train can be designed in a known manner.

Die Betätigung der Auslassventile (hier nicht eingezeichnet) erfolgt jeweils über die Nocken 3, die über Rollen 4 auf in einer Wand 1a des Zylinderkopfs 1 axial verschiebbar geführte Stößel 5 wirken. Die Stößel 5 beaufschlagen Rollen 6 von Kipphebeln 7, die auf einer ortsfesten Achse 8 im Zylinderkopf 1 schwenkbar gelagert sind und die in bekannter Weise die Auslassventile betätigen.The actuation of the exhaust valves (not shown here) takes place via the cams 3 , the about roles 4 on in a wall 1a of the cylinder head 1 axially displaceable guided ram 5 Act. The pestles 5 act on roles 6 of rocker arms 7 that are on a fixed axis 8th in the cylinder head 1 are pivotally mounted and actuate the exhaust valves in a known manner.

In die Stößel 5 ist jeweils ein Schrittschaltwerk 9 integriert, das im Kraftfluss des Ventiltriebs liegend von einer Grundstellung entsprechend einer regulären Ventilbetätigung in eine Stellung umschaltbar ist, in der das oder die jeweiligen Auslassventil(e) in einer Zwischenstellung gehalten wird oder werden. In der Zwischenstellung sind die Auslassventile nicht geschlossen, sondern bilden einen Durchströmspalt zum Erzeugen einer Dekompressionswirkung im Motorbremsbetrieb.In the pestles 5 is each a stepping mechanism 9 integrated, which is in the power flow of the valve train lying from a basic position corresponding to a regular valve actuation switchable to a position in which the or the respective outlet valve (s) is or are held in an intermediate position. In the intermediate position, the exhaust valves are not closed, but form a Durchströmspalt for generating a decompression effect in engine braking operation.

Die 2 zeigt in Zusammenschau mit der 1 skizzenhaft den Aufbau des Schrittschaltwerks 9 bzw. dessen Umschaltfunktion. Die wesentlichen Bauteile sind gebildet durch eine Führungshülse 10, einen kraftübertragenden Stern 11 und ein das Umschalten bewirkendes Stellglied 12.The 2 shows in conjunction with the 1 sketchy the structure of the stepper 9 or its switching function. The essential components are formed by a guide sleeve 10 , a force-transmitting star 11 and an actuator effecting the switching 12 ,

Die Führungshülse 10 bildet hier beispielhaft teilegleich den Stößel 5 und trägt an der Unterseite die an den Nocken 3 anlaufende Rolle 4 (vgl. 1). In die Führungshülse 10 sind einerseits zwischen und andererseits durch die radial nach innen ragenden, achsparallelen Stege 10a axial ausgerichtete Nuten 10b, 10c gebildet, die alternierend eine geringere Tiefe 10b und eine größere Tiefe 10c aufweisen. Beispielhaft folgt hier eine Nut 10b einer ersten, geringeren Tiefe jeweils auf eine Nut 10c einer demgegenüber zweiten, größeren Tiefe.The guide sleeve 10 forms here for example part of the same time the plunger 5 and carries at the bottom of the cams 3 on-going role 4 (see. 1 ). In the guide sleeve 10 on the one hand between and on the other hand by the radially inwardly projecting, axis-parallel webs 10a axially aligned grooves 10b . 10c formed alternately a smaller depth 10b and a greater depth 10c exhibit. By way of example, a groove follows here 10b a first, lesser depth each on a groove 10c a second, larger depth.

In diese Nuten 10b oder 10c ragen bzw. greifen dann je nach Schaltstellung des Schrittschaltwerks 9 radial nach außen gerichtete Arme, Zacken oder Stege 11b des Sterns 11 ein, wobei die Anzahl der Stege 11b des Sterns 11 gleich der Anzahl der Nuten 10b und der Anzahl der Nuten 10c in der Führungshülse 10 entspricht.In these grooves 10b or 10c protrude or grip depending on the switching position of the stepper 9 radially outwardly directed arms, teeth or bars 11b of the star 11 one, where the number of webs 11b of the star 11 equal to the number of grooves 10b and the number of grooves 10c in the guide sleeve 10 equivalent.

Greifen die Stege 11b des Sterns 11 in die tieferen Nuten 10c der Führungshülse 10 ein, so können die Auslassventile regulär schließen. Greifen die Stege 11b in die weniger tiefen Nuten 10b ein, werden über den Stern 11 und den Kipphebel 7 die Auslassventile in einer definierten (geöffneten) Zwischenstellung gehalten, in der sie eine Dekompressionswirkung bei Motorbremsbetrieb erzeugen.Grab the bars 11b of the star 11 into the deeper grooves 10c the guide sleeve 10 a, so the exhaust valves can close regularly. Grab the bars 11b in the less deep grooves 10b one, be over the star 11 and the rocker arm 7 the exhaust valves held in a defined (open) intermediate position in which they produce a decompression effect during engine braking operation.

Die Umschaltung der Positionen des Sterns 11 erfolgt über das innerhalb der Führungshülse 10 angeordnete, axial verschiebbar aber unverdrehbar geführte Stellglied 12, das stirnseitig eine Schrägverzahnung 12a aufweist, die an einer korrespondierenden Schrägverzahnung 11a des Sterns 11 anliegt.Switching of the positions of the star 11 via the inside of the guide sleeve 10 arranged, axially displaceable but non-rotatably guided actuator 12 , the front side a helical toothing 12a having, at a corresponding helical toothing 11a of the star 11 is applied.

Wird das Stellglied 12 axial verschoben, so erzeugt es über die zusammenwirkenden Schrägverzahnungen 12a, 11a zunächst ein Drehmoment auf den Stern 11 und schiebt diesen zugleich aus den Nuten (10b oder 10c) heraus, bis der Eingriff in Umfangsrichtung durch die Stege 10a aufgehoben ist. Sodann kann sich der Stern 11 relativ zur Führungshülse 10 soweit verdrehen, bis die Stege 11b des Sterns 11 in die jeweils benachbarten Nuten (10c oder 10b) einfahren können.Will the actuator 12 axially displaced, so it generates over the cooperating helical gears 12a . 11a first a torque on the star 11 and pushes it out of the grooves at the same time ( 10b or 10c ) out until the engagement in the circumferential direction by the webs 10a is canceled. Then the star can become 11 relative to the guide sleeve 10 twist as far as the webs 11b of the star 11 into the respective adjacent grooves ( 10c or 10b ) can retract.

Dies geschieht wie aus 1 ersichtlich ist über einen in die Wand 1a des Zylinderkopfs 1 eingearbeiteten Zufuhrkanal 1b, der in einen Druckraum 10d innerhalb der Führungshülse 10 mündet und über den das in der Führungshülse 10 geführte Stellglied 12 in Richtung auf den Stern 11 impulsförmig beaufschlagbar ist.This happens as if 1 it is visible in the wall 1a of the cylinder head 1 built-in supply channel 1b in a pressure room 10d within the guide sleeve 10 flows and over that in the guide sleeve 10 guided actuator 12 towards the star 11 impulsive acted upon.

Eine an der Führungshülse 10 vorgesehene, an der Wand 1a abgestützte Schraubendruckfeder 13 als beispielhaftes Vorspannelement hält dabei im drucklosen Zustand eine spielfreie Verbindung im Kraftfluss vom Nocken 3 über die Führungshülse 10 und den Stern 11 auf den Kipphebel 7 aufrecht. Der Zufuhrkanal 1b ist in nicht dargestellter Weise über ein hydraulisches Steuerventil und ein dieses ansteuerndes, elektronisches Motorsteuergerät impulsförmig zum Umschalten des Schrittschaltwerks 9 beaufschlagbar.One on the guide sleeve 10 intended, on the wall 1a supported helical compression spring 13 as an exemplary biasing element holds in the pressureless state a backlash-free connection in the power flow from the cam 3 over the guide sleeve 10 and the star 11 on the rocker arm 7 upright. The feed channel 1b is in a manner not shown via a hydraulic control valve and this controlling, electronic engine control unit pulse shaped to switch the stepper 9 acted upon.

Die 3 und 4 zeigen abschnittsweise einen an sich bekannten Ventiltrieb zum Betätigen je Zylinder der Brennkraftmaschine zwei Auslassventile 14 (es ist nur ein Auslassventil 14 und ohne Ventilfeder dargestellt), die über eine die Schäfte beider Auslassventile 14 überspannende Ventilbrücke 15 beaufschlagt sind. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.The 3 and 4 show in sections a known valve train for actuating each cylinder of the internal combustion engine two exhaust valves 14 (it's just an exhaust valve 14 and without valve spring shown) via one of the shafts of both exhaust valves 14 spanning valve bridge 15 are charged. Functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Der Kraftfluss im Ventiltrieb erfolgt ähnlich der 1 über die antreibende Nockenwelle 2 mit Nocken 3, die auf einen gemeinsamen Kipphebel 7 wirken, dessen freier Kipphebelarm mittig auf die Ventilbrücke 15 abtreibt und somit beide Auslassventile 14 betätigt.The power flow in the valve train is similar to the 1 over the driving camshaft 2 with cams 3 pointing to a common rocker arm 7 act, the free rocker arm centered on the valve bridge 15 aborts and thus both exhaust valves 14 actuated.

Im Zylinderkopf 1 ist ortsfest ein Gegenhalter 16 befestigt, der die Ventilbrücke 15 im Bereich des einen, in eine Zwischenstellung steuerbaren Auslassventils 14 überragt.In the cylinder head 1 is a fixed counterpart 16 attached to the valve bridge 15 in the region of the one, controllable in an intermediate position outlet valve 14 surmounted.

In den Gegenhalter 16 ist das in 2 beschriebene Schrittschaltwerk 9 integriert, das zum Umschalten über einen hier oben liegenden Zufuhrkanal 17 in einer Anschlussschraube 18 hydraulisch beaufschlagbar ist.In the counterhold 16 is that in 2 described stepper 9 integrated, which can be switched over a supply channel located here above 17 in a connection screw 18 hydraulically acted upon.

Das Schrittschaltwerk 9 weist wiederum eine hier ortsfest in den Gegenhalter 16 eingeschraubte Führungshülse 10, den der Ventilbrücke 15 zugewandten Stern 11 und das in der Führungshülse 10 geführte Stellglied 12 auf, das an die Druckkammer 10d anschließt.The stepper mechanism 9 again has a fixed here in the counterhold 16 screwed in guide sleeve 10 , the valve bridge 15 facing star 11 and that in the guide sleeve 10 guided actuator 12 on, to the pressure chamber 10d followed.

Die Konstruktion des Schrittschaltwerks 9 ist analog der Konstruktion der 2 mit dem Unterschied, dass die Bauteile in kinematischer Umkehrung angeordnet sind und im weiteren Sinne ebenfalls in den Kraftfluss des Ventiltriebs eingebunden sind.The construction of the stepper mechanism 9 is analogous to the construction of 2 with the difference that the components are arranged in kinematic reversal and are also integrated in the broader sense in the power flow of the valve train.

Durch die Anordnung gemäß den 3 und 4 bildet der nach unten ausgerichtete Stern 11 einen im Motorbremsbetrieb auf die Ventilbrücke 15 wirkenden Anschlag, der abgestützt über den Gegenhalter 16 das dargestellte Auslassventil 14 in der eine Dekompressionswirkung erzeugenden Zwischenstellung (4) hält, während er im regulären, befeuerten Motorbetrieb (3) wirkungslos eingefahren ist.By the arrangement according to the 3 and 4 forms the downward star 11 one in engine braking operation on the valve bridge 15 acting stop, which supported on the counter-holder 16 the illustrated outlet valve 14 in the intermediate position producing a decompression effect ( 4 ) while in regular, fired engine operation ( 3 ) is retracted ineffective.

Die impulsförmige Umschaltung des Schrittschaltwerks 9 erfolgt hydraulisch wie vorbeschrieben und ist deshalb nicht weiter ausgeführt. Die Einstellung der Position des Schrittschaltwerks 9 kann wie dargestellt durch gezieltes Einschrauben der Führungshülse 10 in den Gegenhalter 16 und Festlegen mittels einer Kontermutter 19 erfolgen.The pulse-shaped switching of the stepper mechanism 9 takes place hydraulically as described above and is therefore not further developed. The setting of the position of the indexing mechanism 9 can as shown by targeted screwing the guide sleeve 10 in the counterholder 16 and fixing by means of a lock nut 19 respectively.

Das Umschalten des Schrittschaltwerks 9 vom regulären, befeuerten Motorbetrieb auf Motorbremsbetrieb mit entsprechender Zwischenstellung der Auslassventile 14 kann hydraulisch zum Beispiel bei einem einen Motorbremsbetrieb signalisierenden Signal eines Steuergeräts und umgekehrt erfolgen. Gegebenenfalls kann das Umschalten dabei nicht hydraulisch, sondern elektromagnetisch durch Einbau einer entsprechenden elektromagnetischen Stelleinrichtung durchgeführt werden.Switching the stepper 9 from the regular, fired engine operation to engine braking operation with corresponding intermediate position of the exhaust valves 14 can be done hydraulically, for example, in a motor brake operation signal signaling a controller and vice versa. Optionally, the switching can not be performed hydraulically, but electromagnetically by installing a corresponding electromagnetic actuator.

Das Umschalten zum Einstellen einer Zwischenstellung des Auslassventils 14 kann auch beim Starten der Brennkraftmaschine und gegebenenfalls bei tiefen Außentemperaturen gesteuert sein, um deren Anspringen zu erleichtern (höhere Startdrehzahl).Switching to set an intermediate position of the exhaust valve 14 can also be controlled when starting the engine and possibly at low outside temperatures to facilitate their start-up (higher starting speed).

Gegebenenfalls kann das Schrittschaltwerk 9 auch so ausgeführt sein, dass mehrere Zwischenstellungen der Auslassventile 14 impulsförmig einstellbar sind, um die Dekompressionswirkung veränderlich zu steuern. Dabei müssten die Führungshülse 10 bzw. die Anzahl der Nuten 10b, 10c in der Führungshülse 10 ein Vielfaches der Stege 11b des Sterns 11 betragen, um neben der Grundstellung (Motorbetrieb) weitere Zwischenstellungen bereitzustellen.Optionally, the stepper 9 also be designed so that several intermediate positions of the exhaust valves 14 are pulse-shaped adjustable to control the decompression effect variable. This would require the guide sleeve 10 or the number of grooves 10b . 10c in the guide sleeve 10 a multiple of the bridges 11b of the star 11 be in order to provide next to the basic position (engine operation) more intermediate positions.

Die elektronische Steuerung des Umschaltens des Schrittschaltwerks 9 kann bevorzugt eine feed back Steuerung sein, die den jeweiligen Schaltzustand des Schrittschaltwerks 9 anzeigt. Dies kann zum Beispiel mittels einer in das Schrittschaltwerk 9 integrierten Sensoranordnung bewerkstelligt sein.The electronic control of switching the stepper 9 may preferably be a feed back control, which the respective switching state of the stepper 9 displays. This can be done, for example, by means of a stepper 9 integrated sensor arrangement be accomplished.

Die Schrittschaltwerke 9 des gesamten Ventiltriebs der Brennkraftmaschine können gegebenenfalls diskret angesteuert sein, so dass im Motorbremsbetrieb nur ein Zylinder oder mehrere Zylinder bzw. alle Zylinder in die dem Abgasrückstau überlagerbare Dekompressionswirkung umschaltbar sind.The stepper mechanisms 9 the entire valve train of the internal combustion engine may optionally be controlled discretely, so that only one cylinder or cylinders or all cylinders in the exhaust back pressure superimposed decompression effect can be switched in the engine braking mode.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Zylinderkopfcylinder head
1a1a: Wandwall
1b1b: Zufuhrkanalsupply channel
22: Nockenwellecamshaft
33: Nockencam
44: Rollerole
55: Stößeltappet
66: Rollerole
77: Kipphebelrocker arm
88th: Achseaxis
99: SchrittschaltwerkSequencer
1010: Führungshülseguide sleeve
10a10a: StegeStege
10b, 10c10b, 10c: Nutengroove
10d10d: Druckraumpressure chamber
1111: Sternstar
11a11a: Schrägverzahnunghelical teeth
11b11b: StegeStege
1212: Stellgliedactuator
12a12a: Schrägverzahnunghelical teeth
1313: Federfeather
1414: Auslassventiloutlet valve
1515: Ventilbrückevalve bridge
1616: Gegenhalterbackstop
1717: Zufuhrkanalsupply channel
1818: Anschlussschraubeterminal screw
1919: Kontermutterlocknut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2010/319657 A1 [0002]

Claims

Device for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles, in which, preferably in the force flow between a camshaft and at least one actuating element acting on the exhaust valve, at least one means is provided, by means of which the at least one exhaust valve, in particular in an engine braking operation with exhaust gas backlog, is durable in a non-closed intermediate position, characterized in that the at least one means by an integrated in the valve train stepping mechanism ( 9 ) is formed, which is switchable in a pulse-like operation between a regular valve actuation and at least one intermediate position, in particular pulse-like switchable.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the stepping mechanism ( 9 ) a guide sleeve ( 10 ) with differently deep longitudinal grooves ( 10b . 10c ), preferably alternately arranged one behind the other in different deep longitudinal grooves ( 10b . 10c ), one in the longitudinal grooves ( 10b . 10c ) engaging, force transmitting star ( 11 ) and one with the star ( 11 ) via a torque transmission device, in particular via a helical toothing ( 12a . 11a ), cooperating, non-rotatable in the guide sleeve ( 10 ) guided actuator ( 12 ) having.

Device according to claims 2, characterized in that the actuator ( 12 ) by means of a biasing element, in particular by means of a spring ( 13 ), against the toothed end face ( 11a ) of the star ( 11 ) is axially biased.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the stepping mechanism ( 9 ) in a pestle ( 5 ) of the valve gear is integrated.

Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the guide sleeve ( 10 ) on a cam ( 3 ) of the camshaft ( 2 ) starts and the star ( 11 ) directly or indirectly on the outlet valve ( 14 ) aborts.

Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the star ( 11 ) on a built-in valve train rocker arm ( 7 ) aborts.

Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that for switching the stepping mechanism ( 9 ) the actuator ( 12 ) is pulsed mechanically and / or hydraulically and / or electromagnetically via a control unit.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that two exhaust valves ( 14 ) per cylinder of the internal combustion engine via a valve bridge ( 15 ) are operated together, on the one hand the valve bridge ( 15 ) a fixed, variable in a stop position counter-holder ( 16 ) and wherein the stepping mechanism ( 9 ) in the flow of force between the anvil ( 16 ) and the valve bridge ( 15 ) is arranged.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the stepping mechanism ( 9 ) in the counterholder ( 16 ), wherein it is preferably provided that a guide sleeve ( 10 ) of the stepping mechanism ( 9 ) is fixed and a star ( 11 ) of the stepping mechanism ( 9 ) the variable stop for the valve bridge ( 15 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that via the stepping mechanism ( 9 ) in addition to the basic position (closed exhaust valve) a plurality of intermediate positions are switchable, the pulse-shaped via an electronic control unit with feedback control can be controlled.

Method for actuating at least one exhaust valve of a valve-controlled internal combustion engine for motor vehicles, in particular for actuating a device according to one of the preceding claims, in which, preferably in the power flow between a camshaft and at least one actuator acting on the exhaust valve, at least one means is provided by means of which at least one exhaust valve, in particular in an engine braking operation with exhaust gas backflow, in a non-closed intermediate position is durable, characterized in that the at least one means by an integrated in the valve train stepping mechanism ( 9 ) is formed, which is switched in a pulse-like operation between a regular valve actuation and at least one intermediate position, in particular is switched pulse-like manner.

A method according to claim 11, characterized in that in an internal combustion engine having a plurality of cylinders at least one outlet valve ( 14 ) via a stepping mechanism ( 9 ) is kept open in engine braking operation and by, in particular discrete, control of the stepping mechanisms ( 9 ) the engine braking operation is controlled specifically.

Method according to claim 11 or 12, characterized in that via the stepping mechanism ( 9 ) the outlet valve ( 14 ) is kept open briefly when starting the internal combustion engine.

Motor vehicle, in particular utility vehicle, with a device according to one of the preceding claims 1 to 10, in particular for carrying out a method according to one of claims 11 to 13.